BE1023905B1 - Device for picking fruit - Google Patents
Device for picking fruit Download PDFInfo
- Publication number
- BE1023905B1 BE1023905B1 BE2016/5710A BE201605710A BE1023905B1 BE 1023905 B1 BE1023905 B1 BE 1023905B1 BE 2016/5710 A BE2016/5710 A BE 2016/5710A BE 201605710 A BE201605710 A BE 201605710A BE 1023905 B1 BE1023905 B1 BE 1023905B1
- Authority
- BE
- Belgium
- Prior art keywords
- fruit
- piece
- picked
- picking
- gripping mechanism
- Prior art date
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01D—HARVESTING; MOWING
- A01D46/00—Picking of fruits, vegetables, hops, or the like; Devices for shaking trees or shrubs
- A01D46/30—Robotic devices for individually picking crops
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Harvesting Machines For Specific Crops (AREA)
Abstract
De uitvinding betreft een inrichting (100) voor het plukken van fruit, voorzien van: een optisch detectiemiddel (110); een robotarm (120), uitgerust met een grijpmechanisme (130); en een verwerkingseenheid (140), operationeel verbonden met het optische detectiemiddel (110), de robotarm (120) en het grijpmechanisme (130). De verwerkingseenheid (140) stuurt de robotarm (120) aan om het grijpmechanisme (130) van onderuit in een opwaartse beweging of vanuit een bepaalde voorkeursoriëntatie ten minste gedeeltelijk rondom het te plukken stuk fruit te laten bewegen; en stuurt het grijpmechanisme (130), wanneer het rondom het te plukken stuk fruit is gebracht, aan om het stuk fruit tussen de ten minste twee vingers (131, 132) vast te grijpen; en het zodanig te roteren om een in hoofdzaak horizontale as of om een as die in een vlak gelegen is dat loodrecht staat op de richting van het steeltje van het stuk fruit, dat het van de plant loskomt.The invention relates to a device (100) for picking fruit, comprising: an optical detection means (110); a robot arm (120) equipped with a gripping mechanism (130); and a processing unit (140) operatively connected to the optical detection means (110), the robot arm (120) and the gripping mechanism (130). The processing unit (140) controls the robot arm (120) to cause the gripping mechanism (130) to move from below in an upward movement or from a certain preferred orientation at least partially around the piece of fruit to be picked; and when the gripping mechanism (130) is placed around the fruit piece to be picked, drives the fruit piece to be grasped between the at least two fingers (131, 132); and rotating it about a substantially horizontal axis or about an axis located in a plane perpendicular to the direction of the stalk of the piece of fruit that it releases from the plant.
Description
Inrichting voor het plukken van fruit Domein van de UitvindingDevice for picking fruit Domain of the Invention
De onderhavige uitvinding heeft betrekking op werktuigen voor gebruik in de tuinbouw, meer bepaald op inrichtingen voor het plukken van fruit.The present invention relates to tools for use in horticulture, more particularly to devices for picking fruit.
AchtergrondBackground
In de fruitteelt is een belangrijk en arbeidsintensief aspect van het productieproces de pluk van het rijpe fruit. Dit wordt tot op heden nog in grote mate handmatig gedaan. In de laatste jaren zijn er pogingen gedaan om fruitpluk te automatiseren. Uit EP 2371204 Al is aldus een machine bekend voor het automatisch oogsten van fruit dat in rijen wordt gecultiveerd. Deze machine neemt een te plukken stuk fruit op in een beweegbaar trechtertje en snijdt het dan los van de plant. Het gebruik van machines, uit EP 2371204 Al is echter niet geschikt voor bijzonder zacht fruit, dat bij machinaal plukken gemakkelijk beschadigd geraakt, en waarbij het afsnijden (doorknippen) van de steeltjes niet wenselijk is. Om die reden wordt bijvoorbeeld tot op heden geen gebruik gemaakt van plukmachines voor de pluk van bepaalde, zeer zachte aardbeisoorten, zoals die welke in België commercieel het interessantst zijn. Bovendien zijn de gekende systemen niet geschikt om een gelijktijdige sorteeroperatie uit te voeren.In fruit growing, an important and labor-intensive aspect of the production process is the picking of the ripe fruit. To date, this is still done largely manually. In recent years, attempts have been made to automate fruit picking. EP 2371204 A1 thus discloses a machine for automatically harvesting fruit that is cultivated in rows. This machine picks up a piece of fruit to be picked in a movable funnel and then cuts it loose from the plant. However, the use of machines from EP 2371204 A1 is not suitable for particularly soft fruit, which is easily damaged by machine picking, and where cutting (cutting) the stalks is not desirable. For this reason, for example, to date no use has been made of picking machines for picking certain, very soft strawberries, such as those that are commercially the most interesting in Belgium. Moreover, the known systems are not suitable for carrying out a simultaneous sorting operation.
Het is een doel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding om ten minste gedeeltelijk tegemoet te komen aan de hierboven vermelde problemen.It is an object of embodiments of the present invention to at least partially address the aforementioned problems.
SamenvattingSummary
Volgens een aspect van de uitvinding, wordt een inrichting voor het plukken van fruit voorzien, voorzien van: een optisch detectiemiddel, ingericht om een te plukken stuk fruit dat aan een plant hangt te detecteren en ruimtelijk te lokaliseren; een robotarm, uitgerust met een grijpmechanisme voorzien van ten minste twee vingers; en een verwerkingseenheid, operationeel verbonden met het optische detectiemiddel, de robotarm en het grijpmechanisme; waarbij de verwerkingseenheid zodanig is geconfigureerd dat deze de robotarm aanstuurt om na lokalisatie van een te plukken stuk fruit door het optische detectiemiddel, het grijpmechanisme van onderuit in een opwaartse beweging of vanuit een bepaalde voorkeursoriëntatie ten minste gedeeltelijk rondom het te plukken stuk fruit te laten bewegen; en waarbij de verwerkingseenheid zodanig is geconfigureerd dat deze het grijpmechanisme, wanneer het rondom het te plukken stuk fruit is gebracht, aanstuurt om: het te plukken stuk fruit tussen de ten minste twee vingers vast te grijpen; en het te plukken stuk fruit zodanig te roteren om een in hoofdzaak horizontale as of om een as die in een vlak gelegen is dat loodrecht staat op de richting van het steeltje van het stuk fruit, dat het van de plant loskomt.According to an aspect of the invention, a fruit-picking device is provided, comprising: an optical detecting means adapted to detect and spatially locate a piece of fruit to be picked from a plant; a robot arm equipped with a gripping mechanism provided with at least two fingers; and a processing unit operatively connected to the optical detection means, the robot arm, and the gripping mechanism; wherein the processing unit is configured to control the robot arm to cause the grabbing mechanism to move the gripping mechanism from below from below in an upward movement or from a certain preferred orientation at least partially around the piece of fruit to be picked by locating a piece of fruit to be picked by the optical detection means ; and wherein the processing unit is configured to control the gripping mechanism when it is wrapped around the piece of fruit to be picked to: grasp the piece of fruit to be picked between the at least two fingers; and rotating the piece of fruit to be picked about a substantially horizontal axis or about an axis that is perpendicular to the direction of the stalk of the piece of fruit, so that it detaches from the plant.
In deze aanvraag worden de termen "fruit" en "vrucht" in de ruimste betekenis gebruikt, zonder beperkt te zijn tot de strikt botanische betekenis van deze begrippen. Onder "fruit" of "vrucht" worden in het bijzonder ook schijnvruchten begrepen zoals aardbeien, vijgen, rozebottels en dergelijke. Onder "fruit" of "vrucht" worden bovendien ook vruchten in de botanische zin van het woord bedoeld, die in het courante taalgebruik als groenten worden gekwalificeerd, zoals tomaten, komkommers en paprika's.In this application, the terms "fruit" and "fruit" are used in the broadest sense, without being limited to the strictly botanical meaning of these terms. "Fruit" or "fruit" also includes in particular sham fruits such as strawberries, figs, rose hips and the like. "Fruit" or "fruit" also includes fruits in the botanical sense of the word, which are commonly used as vegetables, such as tomatoes, cucumbers and peppers.
De onderhavige uitvinding is onder meer gebaseerd op het inzicht van de uitvinders dat het bij kwetsbare vruchten voordelig is de druk die op de vrucht wordt uitgeoefend bij het plukken minimaal te houden door de vingers van het grijpmechanisme op verschillende plaatsen verdeeld over de omtrek en/of de steel van de vrucht te laten aangrijpen. De onderhavige uitvinding is voorts gebaseerd op het inzicht van de uitvinders dat een vrucht met minimale druk op de buitenkant kan worden losgemaakt door deze niet te trekken in de richting van de lengteas van het steeltje van de vrucht, doch de vrucht te roteren (kantelen), waardoor het steeltje op het zwakste punt knapt zonder dat de vrucht beschadigd wordt. Beide vereisten worden het best bereikt door de vrucht te benaderen met een grijpmechanisme dat uit meerdere vingers bestaat.The present invention is based, inter alia, on the inventors' insight that in the case of fragile fruits it is advantageous to minimize the pressure exerted on the fruit during picking by the fingers of the gripping mechanism at different places distributed over the circumference and / or let the stalk of the fruit engage. The present invention is furthermore based on the inventors' insight that a fruit can be detached from the outside with minimal pressure by not pulling it in the direction of the longitudinal axis of the stalk of the fruit, but rotating the fruit (tilting) , causing the stalk to burst at the weakest point without damaging the fruit. Both requirements are best achieved by approaching the fruit with a multi-finger gripping mechanism.
De onderhavige uitvinding is voorts gebaseerd op het inzicht van de uitvinders dat het steeltje van een vrucht hierbij het snelste breekt wanneer, bij het aftrekken van de vrucht, een buiging in het steeltje wordt gevormd onder een hoek van 70° tot 110°, bij voorkeur een hoek van ongeveer 90°. Met andere woorden, de vrucht kan met een minimale kans op beschadiging worden losgemaakt van de plant indien de vrucht wordt geroteerd rond een as die bij voorkeur gelegen is in een vlak dat loodrecht staat op de richting van het steeltje van de vrucht, onder een hoek van 70° tot 110°, bij voorkeur een hoek van ongeveer 90° .The present invention is furthermore based on the inventors' insight that the stalk of a fruit hereby breaks the quickest when, when the fruit is subtracted, a bend is formed in the stalk at an angle of 70 ° to 110 °, preferably an angle of approximately 90 °. In other words, the fruit can be detached from the plant with a minimal risk of damage if the fruit is rotated around an axis that is preferably located in a plane perpendicular to the direction of the stalk of the fruit, at an angle from 70 ° to 110 °, preferably an angle of about 90 °.
Het is een voordeel van de uitvinding dat de vrucht ongeschonden kan geplukt worden, zonder dat er nood is aan een snijmechanisme om het steeltje door te snijden. Systemen die een snij-operatie vergen, werken immers doorgaans minder snel. Dergelijke systemen lopen ook meer kans op het beschadigen van de vrucht zelf of van naburige vruchten vanwege de moeilijkheidsgraad om het snijmechanisme op de juiste plaats in de plant de vrucht te doen afsnijden. Bovendien kunnen ziektekiemen worden overgedragen tussen planten via de snij oppervlakken.It is an advantage of the invention that the fruit can be picked undamaged, without the need for a cutting mechanism to cut the stem. Systems that require a cutting operation generally do not work as quickly. Such systems are also more likely to damage the fruit itself or neighboring fruits because of the difficulty of having the cutting mechanism cut off the fruit at the right place in the plant. In addition, germs can be transmitted between plants via the cutting surfaces.
In een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de onderhavige uitvinding, is de verwerkingseenheid zodanig geconfigureerd dat deze de robotarm en het grijpmechanisme aanstuurt om: het stuk fruit na het plukken te draaien om een in hoofdzaak horizontale as; en het stuk fruit in een aldus verkregen voorkeursoriëntatie te deponeren in een recipiënt.In an embodiment of the device according to the present invention, the processing unit is configured to control the robot arm and the gripping mechanism to: rotate the piece of fruit after picking about a substantially horizontal axis; and depositing the fruit in a container thus obtained in a preferred orientation.
Het is een voordeel van deze uitvoeringsvorm dat de vruchten na het plukken meteen optimaal kunnen worden weggelegd voor opslag. In het bijzonder voor aardbeien is het wenselijk dat de vruchten met de kroontjes naar beneden gericht in de doos worden gelegd, zodat de relatief puntige en volledig rode onderkant naar de potentiële klant gericht is.It is an advantage of this embodiment that the fruits can immediately be optimally stored for storage after picking. Especially for strawberries, it is desirable that the fruits are placed with the crowns facing downwards in the box, so that the relatively pointed and completely red bottom is facing the potential customer.
In een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de onderhavige uitvinding, zijn de ten minste twee vingers aan de naar het te plukken stuk fruit gerichte zijde voorzien van een langwerpig, elastisch vervormbaar oppervlak, welk oppervlak is geconfigureerd om bij contact met het te plukken stuk fruit een concave vorm aan te nemen die, in een verticaal vlak beschouwd, ten minste gedeeltelijk de contour van het te plukken stuk fruit volgt.In an embodiment of the device according to the present invention, the at least two fingers are provided on the side facing the fruit piece to be picked with an elongated, elastically deformable surface, which surface is configured to contact a fruit piece to be picked. to assume a concave shape which, viewed in a vertical plane, at least partially follows the contour of the piece of fruit to be picked.
Het is een voordeel van deze uitvoeringsvorm dat een goed contact kan worden gemaakt met de te plukken vrucht terwijl er slechts een minimale druk wordt uitgeoefend op de buitenkant van de vrucht. Dit is vooral bij kwetsbare vruchten van belang om de vrucht niet te beschadigen bij het plukken. De uitvinders hebben voorts ontdekt dat bij een oordeelkundig ontworpen buigzaam contactoppervlak, de gemiddelde schade die aan de te plukken vrucht wordt toegebracht niet continu varieert met de uitgeoefende kracht, maar een stapfunctie zal vertonen, zodanig dat er een ruim gebied van krachtniveaus is waarbinnen de vrucht vrijwel niet beschadigd wordt. Dit biedt het voordeel dat het gemakkelijker is een geschikt werkpunt te bepalen, en laat toe om de beschadiging van de vrucht tot een minimum te herleiden.It is an advantage of this embodiment that good contact can be made with the fruit to be picked while only minimal pressure is exerted on the outside of the fruit. This is especially important with delicate fruits so as not to damage the fruit when picking. The inventors have further discovered that with a judiciously designed flexible contact surface, the average damage inflicted on the fruit to be picked does not vary continuously with the applied force, but will exhibit a stepping function such that there is a wide range of force levels within which the fruit virtually not damaged. This offers the advantage that it is easier to determine a suitable operating point and allows the damage to the fruit to be reduced to a minimum.
Bij vruchten die in trossen groeien, kan contact met andere vruchten voorkomen worden tijdens het benaderen van de te plukken vrucht en het terug bewegen naar de aflegpositie van de vrucht. De vingers bezitten langs de buitenkant bij voorkeur een zodanige vorm en soepelheid dat ze andere vruchten zo weinig mogelijk schade toebrengen.For fruits that grow in clusters, contact with other fruits can be prevented while approaching the fruit to be picked and moving back to the deposition position of the fruit. From the outside, the fingers preferably have such a shape and flexibility that they cause other fruits as little damage as possible.
Het is een voordeel van de uitvinding dat omwille van de compacte afmetingen van de inrichting, deze, tijdens het plukken van een vrucht, contact met andere vruchten zoveel mogelijk vermijdt. Hierdoor brengt de inrichting andere vruchten zo weinig mogelijk schade toe.It is an advantage of the invention that because of the compact dimensions of the device, it avoids contact with other fruits as much as possible during the picking of a fruit. As a result, the device causes other fruits as little damage as possible.
In een uitvoeringsvorm is de inrichting volgens de onderhavige uitvinding voorts voorzien van een voortbewegingsmechanisme, ingericht om de inrichting in hoofdzaak horizontaal langs een rechte lijn voort te bewegen.In one embodiment, the device according to the present invention is further provided with a propulsion mechanism, adapted to move the device substantially horizontally along a straight line.
Het is een voordeel van deze uitvoeringsvorm dat de inrichting kan worden ingezet in situaties waar grote hoeveelheden planten langs in hoofdzaak rechte lijnen zijn opgesteld, zoals in de traditionele serreteelt en stellingteelt. Het voortbewegingsmechanisme kan voorzien zijn van wielen die over de grond rijden, wielen die zijn aangepast om op één of meer rails te rijden, rupsbanden, glijders, en dergelijke. Doordat de inrichting als geheel in deze uitvoeringsvorm slechts één bewegingsvrijheidgraad heeft, kan deze relatief gemakkelijk nauwkeurig gepositioneerd worden. Deze uitvoeringsvorm leent zich tot een implementatie van een stabiel platform op een voertuig dat met een stop-&-go strategie wordt voortbewogen.It is an advantage of this embodiment that the device can be used in situations where large quantities of plants are arranged along substantially straight lines, such as in traditional greenhouse cultivation and rack cultivation. The propelling mechanism may be provided with wheels that travel over the ground, wheels that are adapted to ride on one or more rails, tracks, glides, and the like. Because the device as a whole in this embodiment has only one degree of freedom of movement, it can be positioned relatively easily accurately. This embodiment lends itself to an implementation of a stable platform on a vehicle that is propelled with a stop & go strategy.
Volgens een aspect van de uitvinding, wordt een gebruik van de hierboven beschreven inrichting voorzien voor het plukken van aardbeien.According to an aspect of the invention, a use of the device described above is provided for picking strawberries.
Het is een kenmerk van de in België gangbare aardbeivariëteiten dat deze aan grote trossen groeien en betrekkelijk week zijn. Voor deze variëteiten is er derhalve nood aan een oplossing waarbij de druk op de aardbei minimaal is en het aantal manipulaties beperkt blijft. De inrichting volgens de onderhavige uitvinding voldoet aan deze vereisten, en biedt dus een zeer geschikte oplossing voor aardbeien. Het gebruik van de inrichting volgens de onderhavige uitvinding, waarbij de vrucht al kantelend wordt geplukt, heeft ten aanzien van aardbeien het bijkomende voordeel dat het steeltje in het kroontje zal afbreken, zoals bij manueel plukken het geval zou zijn. Dit verhindert dat er een stukje steel van de geplukte aardbei uitsteekt, wat andere aardbeien in hetzelfde bakje zou kunnen beschadigen, en wat door commerciële afnemers van onder meer Belgische aardbeien niet wordt aanvaard.It is a characteristic of the strawberry varieties common in Belgium that they grow on large clusters and are relatively soft. For these varieties there is therefore a need for a solution in which the pressure on the strawberry is minimal and the number of manipulations is limited. The device according to the present invention meets these requirements and thus offers a very suitable solution for strawberries. The use of the device according to the present invention, in which the fruit is picked while tilting, has the additional advantage with respect to strawberries that the stalk in the crown will break off, as would be the case with manual picking. This prevents a piece of stem from sticking out the picked strawberry, which could damage other strawberries in the same container, and which is not accepted by commercial buyers of, among others, Belgian strawberries.
Volgens een aspect van de uitvinding, wordt een gebruik van de hierboven beschreven inrichting voorzien voor het plukken van tomaten.According to an aspect of the invention, a use of the device described above is provided for picking tomatoes.
Het is een kenmerk van bepaalde tomaatvariëteiten dat deze betrekkelijk week zijn. Voor deze variëteiten is er derhalve nood aan een oplossing waarbij de druk op de vrucht minimaal is en het aantal manipulaties beperkt blijft. De inrichting volgens de onderhavige uitvinding voldoet aan deze vereisten, en biedt dus een zeer geschikte oplossing voor deze vruchten.It is a characteristic of certain tomato varieties that they are relatively soft. For these varieties there is therefore a need for a solution in which the pressure on the fruit is minimal and the number of manipulations is limited. The device according to the present invention meets these requirements and thus offers a very suitable solution for these fruits.
Volgens een aspect van de uitvinding, wordt een gebruik van de hierboven beschreven inrichting voorzien voor het plukken van vruchten van de soort Capsicum annuum.According to an aspect of the invention, a use of the device described above is provided for picking fruits of the species Capsicum annuum.
Het is een kenmerk van bepaalde variëteiten van de soort Capsicum annuum, waaronder bepaalde paprika's en pepers, dat deze betrekkelijk week zijn. Voor deze variëteiten is er derhalve nood aan een oplossing waarbij de druk op de vrucht minimaal is en het aantal manipulaties beperkt blijft. De inrichting volgens de onderhavige uitvinding voldoet aan deze vereisten, en biedt dus een zeer geschikte oplossing voor deze vruchten.It is a characteristic of certain varieties of the species Capsicum annuum, including certain peppers and peppers, that they are relatively soft. For these varieties there is therefore a need for a solution in which the pressure on the fruit is minimal and the number of manipulations is limited. The device according to the present invention meets these requirements and thus offers a very suitable solution for these fruits.
Volgens een aspect van de uitvinding, wordt een gebruik van de hierboven beschreven inrichting voorzien voor het plukken van de soort Cucumis sativus, meer bepaald voor het plukken van komkommers of augurken.According to an aspect of the invention, a use of the device described above is provided for picking the species Cucumis sativus, in particular for picking cucumbers or pickles.
Het is een kenmerk van bepaalde variëteiten van de soort Cucumis sativus, dat de schil van de vruchten gevoelig is voor beschadiging. Voor deze variëteiten is er derhalve nood aan een oplossing waarbij de druk op de vrucht minimaal is en het aantal manipulaties beperkt blijft. De inrichting volgens de onderhavige uitvinding voldoet aan deze vereisten, en biedt dus een zeer geschikte oplossing voor deze vruchten.It is a characteristic of certain varieties of the species Cucumis sativus that the skin of the fruit is susceptible to damage. For these varieties there is therefore a need for a solution in which the pressure on the fruit is minimal and the number of manipulations is limited. The device according to the present invention meets these requirements and thus offers a very suitable solution for these fruits.
Volgens een aspect van de uitvinding, wordt een gebruik van de hierboven beschreven inrichting voorzien voor het plukken van vruchten van het geslacht Rubus, meer bepaald voor het plukken van braambessen of frambozen.According to an aspect of the invention, a use of the device described above is provided for picking fruits of the genus Rubus, in particular for picking blackberries or raspberries.
Volgens een aspect van de uitvinding, wordt een gebruik van de hierboven beschreven inrichting voorzien voor het plukken van vruchten van het geslacht Vaccinium, meer bepaald voor het plukken van bosbessen of veenbessen.According to an aspect of the invention, a use of the device described above is provided for picking fruits of the genus Vaccinium, in particular for picking blueberries or cranberries.
Volgens een aspect van de uitvinding, wordt een gebruik van de hierboven beschreven inrichting voorzien voor het plukken van vruchten van het geslacht Ribes, meer bepaald voor het plukken van aalbessen, kruisbessen of zwarte bessen.According to an aspect of the invention, a use of the device described above is provided for picking fruits of the genus Ribes, in particular for picking currants, gooseberries or black currants.
Het is een gemeenschappelijk kenmerk van genoemde variëteiten van de geslachten Rubus, Vaccinium en Ribes dat deze betrekkelijk week zijn. Voor deze variëteiten is er derhalve nood aan een oplossing waarbij de druk op de vrucht minimaal is en het aantal manipulaties beperkt blijft. De inrichting volgens de onderhavige uitvinding voldoet aan deze vereisten, en biedt dus een zeer geschikte oplossing voor deze vruchten.It is a common characteristic of the said varieties of the genera Rubus, Vaccinium and Ribes that these are relatively soft. For these varieties there is therefore a need for a solution in which the pressure on the fruit is minimal and the number of manipulations is limited. The device according to the present invention meets these requirements and thus offers a very suitable solution for these fruits.
Beknopte Beschrijving van de FigurenBrief Description of the Figures
Deze en andere aspecten en voordelen van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding zullen hieronder in meer detail worden beschreven onder verwijzing naar de bijgevoegde tekeningen, waarin:These and other aspects and advantages of embodiments of the present invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawings, in which:
Figuur 1 een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de onderhavige uitvinding illustreert;Figure 1 illustrates an embodiment of the device according to the present invention;
Figuur 2 een voorbeeld van een grijpmechanisme illustreert voor gebruik in uitvoeringsvormen van de inrichting volgens de onderhavige uitvinding;Figure 2 illustrates an example of a gripping mechanism for use in embodiments of the device of the present invention;
Figuur 3 in detail een vinger van het grijpmechanisme van Figuur 2 illustreert; enFigure 3 illustrates in detail a finger of the gripping mechanism of Figure 2; and
Figuur 4a-c drie verschillende standen van een deel van de inrichting volgens een bepaalde uitvoeringsvorm illustreert.Figures 4a-c illustrate three different positions of a part of the device according to a specific embodiment.
Beschrijving van UitvoeringsvormenDescription of Embodiments
Figuur 1 geeft een schematische voorstelling van een inrichting 100 volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.Figure 1 gives a schematic representation of a device 100 according to an embodiment of the present invention.
De inrichting 100 omvat een optisch detectiemiddel 110, ingericht om een te plukken stuk fruit dat aan een plant hangt te detecteren en ruimtelijk te lokaliseren. Het optische detectiemiddel 110 kan in het bijzonder één of meer digitale camera's omvatten, die beelden aanleveren waarop analyses worden uitgevoerd om de te plukken vruchten te detecteren op basis van vorm, grootte, kleur en/of andere gewenste criteria. De detectie kan in het bijzonder een inschatting van de rijpheid van het fruit omvatten, zodat enkel de rijpe vruchten worden geplukt.The device 100 comprises an optical detection means 110, adapted to detect and spatially locate a piece of fruit to be picked on a plant. The optical detection means 110 may in particular comprise one or more digital cameras, which supply images on which analyzes are carried out to detect the fruit to be picked on the basis of shape, size, color and / or other desired criteria. The detection may in particular include an estimate of the ripeness of the fruit, so that only the ripe fruits are picked.
Bijkomend of gelijktijdig kunnen bepaalde meetbare kenmerken van de vrucht worden gedetecteerd, die gebruikt kunnen worden voor een kwaliteitsclassificatie (bv. grootte, geschat gewicht, egaliteit van de kleur, etc.). Op basis van deze classificatie kunnen de geplukte vruchten onmiddellijk correct gesorteerd worden.In addition or simultaneously, certain measurable characteristics of the fruit can be detected, which can be used for a quality classification (eg size, estimated weight, color uniformity, etc.). Based on this classification, the picked fruits can immediately be sorted correctly.
De ruimtelijke lokalisatie van de te plukken vruchten kan gebeuren door de beelden van meerdere camera's te combineren (stereoscopische lokalisatie) of andere gekende lokalisatietechnieken toe te passen.The spatial localization of the fruit to be picked can be done by combining the images from multiple cameras (stereoscopic localization) or by applying other known localization techniques.
De één of meer camera's zijn bij voorkeur zo opgesteld dat ze de te plukken vruchten niet enkel van opzij maar ook (schuin) van onderuit kunnen waarnemen. Dit is bijzonder voordelig bij de pluk van aardbeien, die zodanig groeien dat de rijpe aardbeien meestal onderaan de plant hangen. Aardbeien groeien immers aan bloemtakken die zich na elkaar ontwikkelen, en waarvan de latere takken steeds langer zijn dan de voorgaande. De bloemtakken groeien initieel naar boven, maar buigen naar beneden door het gewicht van de rijpende aardbeien die eraan hangen. De takken met de rijpste (en over het algemeen grootste) aardbeien hebben de neiging het verst door te hangen, zodat de rijpe aardbeien onderaan hangen. Ook bij andere planten met een gelijkaardig vruchtgroeipatroon is het voordelig één of meer camera' s zo op te stellen dat ze de te plukken vruchten (schuin) van onderuit kunnen waarnemen.The one or more cameras are preferably arranged so that they can observe the fruits to be picked not only from the side but also (obliquely) from below. This is particularly advantageous when picking strawberries, which grow in such a way that the ripe strawberries usually hang at the bottom of the plant. After all, strawberries grow on flower branches that develop one after the other and whose later branches are always longer than the previous ones. The flower branches initially grow upwards, but bend downwards due to the weight of the ripening strawberries that hang on it. The branches with the ripest (and generally largest) strawberries tend to hang farthest, so that the ripe strawberries hang at the bottom. Also with other plants with a similar fruit growth pattern it is advantageous to set up one or more cameras in such a way that they can observe the fruit to be picked (obliquely) from below.
De inrichting heeft voorts een robotarm 120, uitgerust met een grijpmechanisme 130. Onder de term "robotarm" wordt een aanstuurbaar beweegbaar geheel begrepen dat op basis van zijn vrijheidsgraden een payload - in dit geval het grijpmechanisme 130 met desgevallend een vrucht - binnen een actieradius op een gewenste locatie kan brengen. De robotarm 120 is bij voorkeur licht en dun uitgevoerd en kan worden uitgevoerd als een parallellogram met scharnierende hoeken, hetgeen een goede balans oplevert tussen beweeglijkheid en stabiliteit. In een uitvoeringsvorm van de inrichting omvat de robotarm 120 een toenaderingselement 121 en een plukelement 122. Dit wordt verder uiteengezet in de context van Figuur 4a-c.The device furthermore has a robot arm 120, equipped with a gripping mechanism 130. The term "robot arm" is understood to mean a controllable movable whole which, based on its degrees of freedom, has a payload - in this case the gripping mechanism 130 with possibly a fruit - within a range of action. can bring a desired location. The robot arm 120 is preferably light and thin and can be designed as a parallelogram with hinged corners, which provides a good balance between mobility and stability. In one embodiment of the device, the robot arm 120 comprises an approach element 121 and a plucking element 122. This is further explained in the context of Figs. 4a-c.
Het grijpmechanisme 130 is voorzien van ten minste twee vingers. Voordeligerwijze is er ook ten minste één camera die deel uitmaakt van het detectiemiddel 110 op de robotarm 120 aangebracht, bijvoorbeeld onderin de door de vingers gevormde kooi van het grijpmechanisme 130. Het beeld van onderuit dat deze camera levert, draagt bij tot het in kaart brengen van de te plukken vruchten, en kan, aangezien deze camera meebeweegt met die robotarm 120, in het bijzonder worden gebruikt om de relatieve beweging van de robotarm 120 ten opzichte van de te plukken vruchten nauwkeuriger te regelen.The gripping mechanism 130 is provided with at least two fingers. Advantageously, there is also at least one camera that forms part of the detection means 110 mounted on the robot arm 120, for example at the bottom of the cage of the gripping mechanism 130 formed by the fingers. The image from below provided by this camera contributes to the mapping of the fruits to be picked, and since this camera moves with that robot arm 120, it can in particular be used to more accurately control the relative movement of the robot arm 120 relative to the fruits to be picked.
De inrichting 100 heeft voorts een verwerkingseenheid 140, door middel van geschikte interfaces operationeel verbonden met het optische detectiemiddel 110, de robotarm 120 en het grijpmechanisme 130.The device 100 further has a processing unit 140 operatively connected by means of suitable interfaces to the optical detection means 110, the robot arm 120 and the gripping mechanism 130.
Deze verwerkingseenheid 140 is zodanig geconfigureerd dat deze de robotarm 120 aanstuurt om na lokalisatie van een te plukken stuk fruit door het optische detectiemiddel 110, het grijpmechanisme 130 ten minste gedeeltelijk rondom het te plukken stuk fruit te laten bewegen. De verwerkingseenheid 140 is zodanig geconfigureerd dat een eventueel contact van de inrichting 100 met andere vruchten, en de mogelijke schade aan de vruchten die daaruit zou kunnen voortkomen, tot een minimum wordt beperkt.This processing unit 140 is configured such that it controls the robot arm 120, after localization of a piece of fruit to be picked by the optical detection means 110, to cause the gripping mechanism 130 to move at least partially around the piece of fruit to be picked. The processing unit 140 is configured such that any contact of the device 100 with other fruits, and the possible damage to the fruits that could result therefrom, is minimized.
In een bepaalde uitvoeringsvorm van de uitvinding benadert het grijpmechanisme 130 de te plukken vrucht van onderuit in een opwaartse beweging. Dit is bijzonder voordelig voor het plukken van aardbeien, waarvan de vruchten onderaan de plant hangen en doorgaans worden omringd door andere vruchten.In a particular embodiment of the invention, the gripping mechanism 130 approaches the fruit to be picked from below in an upward movement. This is particularly advantageous for picking strawberries, the fruits of which hang at the bottom of the plant and are usually surrounded by other fruits.
In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding benadert het grijpmechanisme 130 de vrucht vanuit een bepaalde voorkeursoriëntatie. De vrucht wordt bij voorkeur lateraal benaderd. Dit is bijzonder voordelig voor het plukken van vruchten die in een veelheid aan oriëntaties aan een plant groeien, zoals bij voorbeeld bij paprika's het geval is.In another embodiment of the invention, the gripping mechanism 130 approaches the fruit from a particular preferred orientation. The fruit is preferably approached laterally. This is particularly advantageous for picking fruits that grow on a plant in a variety of orientations, as is the case with peppers, for example.
Wanneer het rondom het te plukken stuk fruit is gebracht, wordt het grijpmechanisme 130 aangestuurd om de te plukken vrucht tussen de ten minste twee vingers 131, 132 vast te grijpen en het zodanig te roteren (of kantelen), dat het van de plant loskomt.When it is placed around the piece of fruit to be picked, the gripping mechanism 130 is actuated to grasp the fruit to be picked between the at least two fingers 131, 132 and to rotate it (or tilt it) so that it detaches from the plant.
Het steeltje van de vrucht wordt, bij het roteren van de vrucht, gebogen onder een hoek van ten minste 40°, bij voorkeur onder een hoek van ten minste 50°, met meer voorkeur onder een hoek van ten minste 60°, met nog meer voorkeur onder een hoek van ten minste 70°, en met de meeste voorkeur onder een hoek van ten minste 80° . Het steeltje wordt gebogen onder een hoek van ten hoogste 140°, bij voorkeur onder een hoek van ten hoogste 130°, met meer voorkeur onder een hoek van ten hoogste 120°, met nog meer voorkeur onder een hoek van ten hoogste 110°, en met de meeste voorkeur onder een hoek van ten hoogste 100°. De beste resultaten worden bekomen wanneer het steeltje bij het plukken wordt gebogen onder een hoek van ongeveer 90°, waarbij de term "ongeveer" een afwijking van ten hoogste 5° betekent.The stem of the fruit, when rotating the fruit, is bent at an angle of at least 40 °, preferably at an angle of at least 50 °, more preferably at an angle of at least 60 °, with even more preferably at an angle of at least 70 °, and most preferably at an angle of at least 80 °. The stem is bent at an angle of at most 140 °, preferably at an angle of at most 130 °, more preferably at an angle of at most 120 °, even more preferably at an angle of at most 110 °, and most preferably at an angle of at most 100 °. The best results are obtained when the stalk is bent at an angle of approximately 90 ° during picking, the term "approximately" meaning a deviation of at most 5 °.
Het roteren van de vrucht onder een bepaalde voorkeurshoek is gebaseerd op het verrassende inzicht dat de vrucht het meest voordelig kan geplukt worden, d.i. met de minste kans om de vrucht of nabije vruchten te beschadigen, indien het steeltje van de vrucht onder een bepaalde voorkeurshoek wordt gebogen.The rotation of the fruit under a certain preferred angle is based on the surprising insight that the fruit can be picked most favorably, ie with the least chance of damaging the fruit or nearby fruit if the stalk of the fruit is moved under a certain preferred angle curved.
De vrucht wordt bij voorkeur geroteerd om een as die in een vlak gelegen is dat loodrecht staat op de richting van het steeltje van de vrucht.The fruit is preferably rotated about an axis that is perpendicular to the direction of the stalk of the fruit.
Het grijpmechanisme 130 is hierbij zodanig ingericht dat bij het roteren rond genoemde as een buiging wordt opgelegd in een vooraf bepaald gewenst afbreekpunt van het steeltje van de vrucht. Met andere woorden, het grijpmechanisme 130 is zodanig ingericht dat zowel rotatie rondom een vooraf bepaald afbreekpunt van het steeltje van de vrucht als breking in datzelfde punt wordt aangestuurd. De uitvinders hebben ondervonden dat de combinatie van het opleggen van een gewenst afbreekpunt in een steeltje met de keuze van een optimale hoek waaronder het steeltje wordt gebogen, toelaat de vrucht op een eenvoudige manier te plukken, waarbij het risico op beschadiging van de te plukken vrucht, of nabije vruchten, tot een minimum wordt herleid.The gripping mechanism 130 is here arranged such that when rotating about said axis a bend is imposed in a predetermined desired break-off point of the stalk of the fruit. In other words, the gripping mechanism 130 is arranged such that both rotation around a predetermined breakpoint of the stalk of the fruit and refraction at that same point are controlled. The inventors have found that the combination of imposing a desired breakpoint in a stalk with the choice of an optimum angle at which the stalk is bent allows the fruit to be picked in a simple manner, thereby reducing the risk of damage to the fruit to be picked. , or near fruit, is reduced to a minimum.
Dit afbreekpunt is voor aardbeien de verbinding tussen het steeltje en het kroontje van de aardbei. Bij het plukken van de aardbei zal het steeltje in het kroontje afbreken, waardoor er geen stukje steel van de geplukte aardbei uitsteekt. Het ontbreken van het steeltje heeft als voordeel dat het risico op het beschadigen van andere aardbeien vermindert.For strawberries, this break-off point is the connection between the stem and the crown of the strawberry. When picking the strawberry, the stem in the crown will break off, so that no piece of stem protrudes from the picked strawberry. The lack of the stalk has the advantage that the risk of damaging other strawberries is reduced.
In een alternatieve uitvoeringsvorm wordt de vrucht geroteerd om een in hoofdzaak horizontale as.In an alternative embodiment, the fruit is rotated about a substantially horizontal axis.
De inrichting 100 kan worden voorzien van een voortbewegingsmechanisme, om in hoofdzaak horizontaal langs een rechte lijn voort te bewegen. De robotarm 120 heeft voldoende vrijheidsgraden om te bewegen ten opzichte van dit voortbewegingsmechanisme. Het geheel wordt dan een rijdende of glijdende plukrobot, die zich bijvoorbeeld langs rijen planten in een serre voortbeweegt. De voortbewegingssnelheid kan autonoom geregeld worden in functie van de uit te voeren plukbewegingen. De geplukte vruchten kunnen worden gedeponeerd in een recipiënt die op hetzelfde wagentje gelegd wordt, of via een transportband naar een centrale plaats gevoerd worden voor verdere bewerking (bv. sortering, verpakking, ...) .The device 100 can be provided with a propulsion mechanism for advancing substantially horizontally along a straight line. The robot arm 120 has sufficient degrees of freedom to move relative to this advancing mechanism. The whole then becomes a moving or sliding picking robot, which, for example, moves along rows of plants in a greenhouse. The advance speed can be autonomously controlled in function of the picking movements to be carried out. The picked fruits can be deposited in a container that is placed on the same trolley, or transported via a conveyor belt to a central location for further processing (eg sorting, packaging, ...).
Het voortbewegingsmechanisme kan optioneel op twee, elkaar aanvullende niveaus werken: de plukrobot is dan uitgevoerd op een rijdend of glijdend platform dat zich verplaatst in een relatieve beweging ten opzichte van de ondergrond, terwijl de robotarm in dezelfde richting maar over een beperkte afstand een bijkomende lineaire bewegingsgraad heeft ten opzichte van het platform, bijvoorbeeld door een lineaire slede te voorzien. Op die manier kan het platform voor de ruwe positionering worden gebruikt, en de lineaire slede voor de fijne positionering.The propulsion mechanism can optionally work at two mutually complementary levels: the picking robot is then mounted on a moving or sliding platform that moves in a relative movement relative to the ground, while the robot arm in the same direction but over a limited distance an additional linear has a degree of movement relative to the platform, for example by providing a linear slide. In this way, the platform can be used for rough positioning, and the linear carriage for fine positioning.
De verwerkingseenheid 140 kan worden geïmplementeerd in gespecialiseerde hardware (bv. ASIC), configureerbare hardware (bv. FPGA), programmeerbare componenten met geschikte software (bv. microprocessors) of een combinatie van de voorgaanden. Dezelfde componenten kunnen ook andere functies implementeren, zoals de detectie- en lokalisatiefunctie of delen daarvan.The processing unit 140 can be implemented in specialized hardware (e.g., ASIC), configurable hardware (e.g., FPGA), programmable components with suitable software (e.g., microprocessors), or a combination of the foregoing. The same components can also implement other functions, such as the detection and localization function or parts thereof.
Figuur 2 illustreert een voorbeeld van een grijpmechanisme 130 voor gebruik in uitvoeringsvormen van de inrichting volgens de onderhavige uitvinding. In een uitvoeringsvorm is het grijpmechanisme 130 voorzien van drie vingers 131, 132, 133, zoals hier zonder verlies aan algemeenheid wordt geïllustreerd. De vingers zijn niet noodzakelijk identiek. De vingers zijn bij voorkeur zo ontworpen dat de druk over de lengte van de vinger, voor een type-vrucht met een vooraf gekozen vorm en grootte, constant is.Figure 2 illustrates an example of a gripping mechanism 130 for use in embodiments of the device of the present invention. In one embodiment, the gripping mechanism 130 is provided with three fingers 131, 132, 133, as illustrated here without loss of generality. The fingers are not necessarily identical. The fingers are preferably designed such that the pressure is constant along the length of the finger for a type fruit with a preselected shape and size.
Figuur 3 illustreert in detail een vinger 131 van het grijpmechanisme 130 van Figuur 2. De voorkeurseigenschappen die hierna worden beschreven onder verwijzing naar Figuur 3, kunnen voorzien worden bij één of meer vingers van het grijpmechanisme 130, bij voorkeur hebben alle vingers deze eigenschappen.Figure 3 illustrates in detail a finger 131 of the gripping mechanism 130 of Figure 2. The preferred features described below with reference to Figure 3 can be provided on one or more fingers of the gripping mechanism 130, preferably all fingers have these characteristics.
De vingers zijn bij voorkeur zodanig ontworpen dat ze de vrucht tijdens het plukken en het bewegen van de robotarm zo weinig mogelijk beschadigen. Ze hebben bij voorkeur aan de naar binnen (i.e. naar het te plukken fruit) gerichte zijde een langwerpig, elastisch vervormbaar oppervlak 135; dit kan een strook zijn uit een buigzaam materiaal, dat volgens de lengterichting van de vinger georiënteerd is. Dit oppervlak is geconfigureerd, bijvoorbeeld door de eigenschappen van de erachter liggende materialen of structuren 136, om bij contact met het te plukken stuk fruit een concave vorm aan te nemen die, in een verticaal vlak beschouwd, ten minste gedeeltelijk de contour van het te plukken stuk fruit volgt. De vervormingseigenschappen van het oppervlak 135 kunnen op zeer gedetailleerde wijze worden gecontroleerd door het oppervlak 135 te laten steunen op een vakwerk 136 uit kunststof, dat bijvoorbeeld door middel van additieve fabricage (3D printing) kan worden geproduceerd. De configuratie kan in het bijzonder geoptimaliseerd worden om de typische contour te volgen van het type fruit waarvoor de inrichting bedoeld is. Een verdere vermindering van de kans op beschadiging van andere vruchten kan worden verkregen door een oordeelkundige vormgeving van de buitenkant van de vingers. De vingers dienen een zekere spitsheid te vertonen en van voldoende afrondingen te zijn voorzien. Het materiaal aan de buitenkant wordt bij voorkeur zo gekozen, dat het voldoende zacht is om bij contact met andere vruchten minimale kans op beschadiging te geven.The fingers are preferably designed such that they damage the fruit as little as possible during the picking and the movement of the robot arm. They preferably have an elongated, elastically deformable surface 135 on the side facing inwards (i.e. towards the fruit to be picked); this can be a strip of a flexible material that is oriented in the longitudinal direction of the finger. This surface is configured, for example by the properties of the underlying materials or structures 136, to take on contact with the piece of fruit to be picked a concave shape which, viewed in a vertical plane, at least partially reflects the contour of the piece to be picked piece of fruit follows. The deformation properties of the surface 135 can be checked in a very detailed manner by having the surface 135 supported on a plastic frame 136, which can be produced, for example, by additive manufacturing (3D printing). The configuration can in particular be optimized to follow the typical contour of the type of fruit for which the device is intended. A further reduction in the chance of damage to other fruits can be obtained by judicious shaping of the outside of the fingers. The fingers must exhibit a certain sharpness and be provided with sufficient rounding. The material on the outside is preferably chosen such that it is sufficiently soft to give minimal chance of damage on contact with other fruits.
Figuur 4a-c illustreert in detail drie verschillende posities van een deel van de inrichting 100 tijdens het plukken van een vrucht. De inrichting 100 omvat een robotarm 120. De robotarm 120 is bij voorkeur licht en dun uitgevoerd, zodanig dat de robotarm 120 zeer snel, en in hoofdzaak loodrecht, omhoog kan bewegen zonder onnodig met andere vruchten in contact te komen.Figure 4a-c illustrates in detail three different positions of a part of the device 100 during the picking of a fruit. The device 100 comprises a robot arm 120. The robot arm 120 is preferably light and thin, such that the robot arm 120 can move up very quickly, and substantially perpendicularly, without coming into unnecessary contact with other fruits.
Bij voorkeur is de robotarm 120 voorzien van een toenaderingselement 121 en een plukelement 122. Het toenaderingselement 121 heeft als functie dat het grijpmechanisme 130 op een gepaste afstand van de te plukken vrucht kan worden gebracht en dat de te plukken vrucht tussen de ten minste twee vingers 131,132 kan worden vastgegrepen. Het plukelement 122 heeft als functie de vrucht te roteren om een welbepaalde as en daarbij een buiging op te leggen in een vooraf bepaald gewenst afbreekpunt van het steeltje van de vrucht.The robot arm 120 is preferably provided with an approach element 121 and a plucking element 122. The approach element 121 has the function that the gripping mechanism 130 can be brought at a suitable distance from the fruit to be picked and that the fruit to be plucked between the at least two fingers 131,132 can be grabbed. The plucking element 122 has the function of rotating the fruit about a specific axis and thereby imposing a bend in a predetermined desired break-off point of the stalk of the fruit.
Het toenaderingselement 121 kan voorzien zijn van een behuizing 123, waarin het plukelement 122 kan worden opgeborgen. Het plukelement 122 en het grijpmechanisme 130 kunnen als dusdanig op een gepaste afstand van de te plukken vrucht worden gebracht, zonder dat er schade aan de vrucht zelf of aan nabije vruchten wordt toegebracht.The approach element 121 can be provided with a housing 123, in which the plucking element 122 can be stored. The plucking element 122 and the gripping mechanism 130 can as such be brought at a suitable distance from the fruit to be plucked, without damage being caused to the fruit itself or to nearby fruit.
In een voorkeursuitvoeringsvorm omvat het plukelement 122 een beweeglijk gestel bestaande uit een basisstaaf 124 en een actiestaaf 125, waarbij de actiestaaf 125 parallel met de basisstaaf 124 scharnierend verbonden is via een stel onderling evenwijdige dwarsstaven 126, 127. Door deze onderlinge verbinding kan de actiestaaf 125 in het door de genoemde staven gedefinieerde vlak bewegen ten opzichte van de basisstaaf 124. De aanwezigheid van het stel dwarsstaven 126, 127 heeft enerzijds het gevolg dat de actiestaaf 125 bij deze beweging parallel blijft met de basisstaaf 124, en anderzijds dat een verandering in de laterale afstand tussen de actiestaaf 125 en de basisstaaf 124 (i.e. een wijziging in de afstand in de richting dwars op de actiestaaf 125) steeds gepaard gaat met een verandering in de longitudinale afstand (i.e. een wijziging in de afstand in de richting parallel met de actiestaaf 125) . Het verbindingspunt van de actiestaaf 125 met een gegeven dwarsstaaf 126, 127 kan zich ten aanzien van het verbindingspunt van de basisstaaf 124 met dezelfde dwarsstaaf immers enkel bewegen op een cirkelboog waarvan de straal gelijk is aan de lengte van de dwarsstaaf 126, 127 tussen de genoemde verbindingspunten. Om beweging van de actiestaaf 125 in dit vlak te bekomen, volstaat het één van de dwarsstaven aan te drijven met een geschikte eerste motor of actuator 150.In a preferred embodiment, the plucking element 122 comprises a movable frame consisting of a base bar 124 and an action bar 125, the action bar 125 being hingedly connected in parallel with the base bar 124 via a set of mutually parallel transverse bars 126, 127. The action bar 125 in the plane defined by said bars relative to the base bar 124. The presence of the set of cross bars 126, 127 has the consequence on the one hand that the action bar 125 remains parallel to the base bar 124 during this movement, and on the other hand that a change in the lateral distance between the action rod 125 and the base rod 124 (ie a change in the distance in the direction transverse to the action rod 125) is always accompanied by a change in the longitudinal distance (ie a change in the distance in the direction parallel to the action rod 125). The connecting point of the action rod 125 with a given crossbar 126, 127 can only move with respect to the connecting point of the base bar 124 with the same crossbar on a circular arc whose radius is equal to the length of the crossbar 126, 127 between said crossbar connection points. To achieve movement of the action rod 125 in this plane, it is sufficient to drive one of the cross bars with a suitable first motor or actuator 150.
In een voorkeursuitvoeringsvorm wordt één van de dwarsstaven 126, 127 aangedreven door de eerste motor of actuator 150 via een eerste trekkabeltje (niet weergegeven op de tekening). Het eerste trekkabeltje verbindt bij voorkeur de eerste motor of actuator 150 met een aanhechtingspunt dat verbonden is aan één van de dwarsstaven 126, 127, bij voorkeur de onderste dwarsstaaf 127. Bij voorkeur is genoemd aanhechtingspunt gelegen in de directe omgeving van het verbindingspunt van de actiestaaf 125 met de genoemde dwarsstaaf 126, 127. Bij voorkeur wordt het eerste trekkabeltje geleid over een kabelgeleidingswieltje dat gelegen is in de directe omgeving van het verbindingspunt van de basisstaaf 124 met één van de dwarsstaven 126, 127, bij voorkeur de bovenste dwarsstaaf 126.In a preferred embodiment, one of the cross bars 126, 127 is driven by the first motor or actuator 150 via a first pull cable (not shown in the drawing). The first pull cable preferably connects the first motor or actuator 150 to an attachment point connected to one of the cross bars 126, 127, preferably the lower cross bar 127. Preferably, said attachment point is located in the immediate vicinity of the connection point of the action rod 125 with the said cross bar 126, 127. Preferably, the first pull cable is guided over a cable guide wheel which is located in the immediate vicinity of the connection point of the base bar 124 with one of the cross bars 126, 127, preferably the upper cross bar 126.
Het grijpmechanisme 130 is in de voorkeursuitvoeringsvorm aangebracht op een distaai punt 128 van de actiestaaf 125, waarbij rotatie wordt toegestaan rond het genoemde distale punt 128 in het door de genoemde staven gedefinieerde vlak. De longitudinale afstand tussen het door het grijpmechanisme 130 gedefinieerde afbreekpunt en het genoemde distale punt 128 van de actiestaaf 125 is bij voorkeur gelijk aan de lengte van de dwarsstaaf 126, 127 tussen de bovengenoemde verbindingspunten. Dit heeft als gevolg dat het afbreekpunt op dezelfde "absolute" positie blijft (met de basisstaaf 124 als "absoluut" referentiepunt) wanneer de dwarsstaven 126, 127 vanuit hun rustpositie over een willekeurige hoek roteren, gesteld dat het grijpmechanisme 130 gelijktijdig een overeenkomstige rotatie uitvoert.In the preferred embodiment, the gripping mechanism 130 is mounted on a distal point 128 of the action bar 125, allowing rotation about said distal point 128 in the plane defined by said bars. The longitudinal distance between the break-off point defined by the gripping mechanism 130 and said distal point 128 of the action bar 125 is preferably equal to the length of the cross bar 126, 127 between the aforementioned connecting points. As a result, the interruption point remains at the same "absolute" position (with the base bar 124 as an "absolute" reference point) when the cross bars 126, 127 rotate from their rest position through an arbitrary angle, provided that the gripping mechanism 130 simultaneously performs a corresponding rotation .
Het plukelement 122 is in de voorkeursuitvoeringsvorm voorzien van een coördinatiemiddel dat de rotatie van het grijpmechanisme 130 coördineert met de rotatie van de dwarsstaven 126, 127. In een bijzondere voorkeursuitvoeringsvorm is het grijpmechanisme 130 rotationeel voorgespannen in de richting van de houding waarin het steeltje van de te plukken vrucht breekt, bijvoorbeeld door middel van een torsieveer. De gewenste coördinatie tussen de rotatie van het grijpmechanisme 130 en die van de dwarsstaven 126, 127 kan dan worden verkregen door middel van een tweede trekkabeltje 129 dat wordt aangebracht om tegen de kracht van de voorspanning in te werken. Het tweede trekkabeltje 129 wordt aangebracht tussen een eerste cilinder 160, vast verbonden aan het grijpmechanisme 130, en een tweede cilinder 161, vast verbonden aan één van de dwarsstaven 126, 127, bij voorkeur de onderste dwarsstaaf 127. Bij voorkeur wordt het tweede trekkabeltje 129 geleid over een kabelgeleidingswiel dat verbonden is met de actiestaaf 125. De lengte van het tweede trekkabeltje 129 wordt zo gekozen dat het grijpmechanisme 130, tegen de kracht van de voorspanning in, in een longitudinaal uitgestrekte houding dwingt wanneer het beweeglijk gestel zich in de rustpositie bevindt. Wanneer de dwarsstaven 126, 127 vanuit hun rustpositie over een willekeurige hoek roteren, wikkelt er een deel van het tweede trekkabeltje 129 af van de cilinder 161 op de dwarsstaaf 126, 127, hetgeen de torsieveer toelaat het grijpmechanisme 130 in de plukrichting te roteren over een hoek die wordt bepaald door de hoeveelheid tweede trekkabel 129 die op de cilinder 160 van het grijpmechanisme 130 kan worden opgewikkeld. Bij onderling gelijke diameters van de cilinders 160, 161, zal de hoek die door het gri jpmechanisme 130 kan worden afgelegd gelijk zijn aan de hoek die door de dwarsstaaf 126, 127 wordt afgelegd.In the preferred embodiment, the plucking element 122 is provided with a coordinating means which coordinates the rotation of the gripping mechanism 130 with the rotation of the cross bars 126, 127. In a particularly preferred embodiment, the gripping mechanism 130 is rotationally biased towards the position in which the stem of the fruit to be picked breaks, for example by means of a torsion spring. The desired coordination between the rotation of the gripping mechanism 130 and that of the cross bars 126, 127 can then be achieved by means of a second pull cable 129 which is arranged to act against the force of the bias. The second pull cable 129 is arranged between a first cylinder 160, fixedly connected to the gripping mechanism 130, and a second cylinder 161, fixedly connected to one of the cross bars 126, 127, preferably the lower cross bar 127. Preferably, the second pull cable 129 is guided over a cable guide wheel connected to the action rod 125. The length of the second pull cable 129 is selected so that the gripping mechanism 130, against the force of the bias, forces it into a longitudinally extended position when the movable frame is in the rest position . When the cross bars 126, 127 rotate from their rest position through an arbitrary angle, a portion of the second pull cable 129 unwinds from the cylinder 161 on the cross bar 126, 127, allowing the torsion spring to rotate the gripping mechanism 130 in the plucking direction through a angle determined by the amount of second traction cable 129 that can be wound on the cylinder 160 of the gripping mechanism 130. With mutually equal diameters of the cylinders 160, 161, the angle that can be taken by the gripping mechanism 130 will be equal to the angle that is taken by the cross bar 126, 127.
In een voorkeursuitvoeringsvorm omvat het grijpmechanisme 130 voorts een veer 162 en een tweede motor of actuator 163. De veer 162 is bij voorkeur verbonden met de ten minste twee vingers 131, 132, 133 van het gri jpmechanisme 130. Het gri jpmechanisme 130 is zodanig ingericht dat de veer 162 opgespannen is wanneer de ten minste twee vingers 131,132,133 van het grijpmechanisme 130 geopend zijn, zodanig dat de veer 162 in rust de ten minste twee vingers 131.132.133 van het grijpmechanisme 130 in gesloten toestand houdt. De tweede motor of actuator 163 is zodanig ingericht dat het een lineaire beweging induceert, bij voorkeur volgens de lengteas van het grijpmechanisme 130, welke inwerkt op een oordeelkundig gekozen gedeelte van de ten minste twee vingers 131,132,133. Wanneer de tweede motor of actuator 163 wordt geactiveerd, worden ten minste twee vingers 131,132,133 tegen de spanning van de veer 162 in geopend. Het is een voordeel van deze uitvoeringsvorm dat de vingers 131.132.133 passief gesloten blijven, hetgeen het grijpmechanisme 130 zo compact mogelijk houdt tijdens de bewegingen die voorafgaan aan het plukken. Als de vingers 131, 132, 133 zich in geopende positie bevinden, verhindert de tweede motor of actuator 163 dat het plukmechanisme bestaande uit de staven 125, 126, 127 kan bewegen. De tweede motor of actuator 163 heeft een stand waarbij de vingers in gesloten toestand zijn, maar waarbij het plukmechanisme toch geblokkeerd wordt. Dit belet dat tijdens het bewegen van de robotarm, het plukmechanisme uitklapt.In a preferred embodiment, the gripping mechanism 130 further comprises a spring 162 and a second motor or actuator 163. The spring 162 is preferably connected to the at least two fingers 131, 132, 133 of the gripping mechanism 130. The gripping mechanism 130 is arranged such that the spring 162 is tensioned when the at least two fingers 131,132,133 of the gripping mechanism 130 are open, such that the spring 162 at rest holds the at least two fingers 131,132,133 of the gripping mechanism 130 in the closed state. The second motor or actuator 163 is arranged to induce a linear movement, preferably along the longitudinal axis of the gripping mechanism 130, which acts on a judiciously selected portion of the at least two fingers 131, 132, 133. When the second motor or actuator 163 is activated, at least two fingers 131, 132, 133 are opened against the tension of the spring 162. It is an advantage of this embodiment that the fingers 131,132,133 remain passively closed, which keeps the gripping mechanism 130 as compact as possible during the movements preceding the picking. When the fingers 131, 132, 133 are in the open position, the second motor or actuator 163 prevents the picking mechanism consisting of the bars 125, 126, 127 from moving. The second motor or actuator 163 has a position in which the fingers are in the closed position, but in which the picking mechanism is nevertheless blocked. This prevents the picking mechanism from folding out while the robot arm is moving.
De vermelding van een "eerste trekkabeltje" en een "tweede trekkabeltje" in de bovenstaande beschrijving is bedoeld om onderscheiden functies duidelijk te beschrijven, en sluit niet uit dat deze functies worden vervuld door een enkele trekkabel.The mention of a "first traction cable" and a "second traction cable" in the above description is intended to clearly describe distinct functions, and does not exclude that these functions are performed by a single traction cable.
Hoewel de uitvinding hierboven werd beschreven onder verwijzing naar specifieke uitvoeringsvormen, is dit gedaan om de uitvinding te verduidelijken en niet om deze te beperken. De vakman zal begrijpen dat diverse wijzigingen ten aanzien van de beschreven uitvoeringen mogelijk zijn zonder buiten het bereik van de uitvinding te treden, waarvan de omvang wordt bepaald door de aangehechte conclusies.Although the invention has been described above with reference to specific embodiments, this is done to clarify the invention and not to limit it. Those skilled in the art will understand that various modifications to the described embodiments are possible without departing from the scope of the invention, the scope of which is determined by the appended claims.
Claims (18)
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES17743309T ES2899363T3 (en) | 2016-07-19 | 2017-07-19 | Fruit picking device that has an improved robot arm |
| PL17743309T PL3487282T3 (en) | 2016-07-19 | 2017-07-19 | Device for picking fruit having an improved robot arm |
| CN201780054038.9A CN109788732B (en) | 2016-07-19 | 2017-07-19 | Device for picking fruit with a robot arm |
| US16/319,073 US11968928B2 (en) | 2016-07-19 | 2017-07-19 | Device for picking fruit having an improved robot arm |
| PCT/EP2017/068187 WO2018015416A1 (en) | 2016-07-19 | 2017-07-19 | Device for picking fruit having an improved robot arm |
| EP17743309.1A EP3487282B1 (en) | 2016-07-19 | 2017-07-19 | Device for picking fruit having an improved robot arm |
| MA045710A MA45710A (en) | 2016-07-19 | 2017-07-19 | FRUIT PICKING DEVICE FEATURING AN ADVANCED ROBOT ARM |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BE20165602A BE1023881B1 (en) | 2016-07-19 | 2016-07-19 | Device for picking fruit |
| BE2016/5602 | 2016-07-19 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BE1023905B1 true BE1023905B1 (en) | 2017-09-07 |
Family
ID=56609636
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BE20165602A BE1023881B1 (en) | 2016-07-19 | 2016-07-19 | Device for picking fruit |
| BE2016/5710A BE1023905B1 (en) | 2016-07-19 | 2016-09-21 | Device for picking fruit |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BE20165602A BE1023881B1 (en) | 2016-07-19 | 2016-07-19 | Device for picking fruit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| BE (2) | BE1023881B1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE1025755B1 (en) * | 2017-12-04 | 2019-07-04 | Octinion Bvba | IMPROVED FINGER FOR A GRIJPER MECHANISM FOR A FRUIT PICKING DEVICE |
| WO2019224627A1 (en) | 2018-05-22 | 2019-11-28 | Octinion Bvba | Improved method and apparatus for automatically picking a fruit |
| CN112544236A (en) * | 2020-12-10 | 2021-03-26 | 浙江理工大学 | End effector of rope-driven picking robot |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107873249B (en) * | 2017-12-15 | 2023-06-23 | 武汉轻工大学 | Fruit picking device and fruit picking robot |
| CN110896734A (en) * | 2019-12-14 | 2020-03-24 | 大国重器自动化设备(山东)股份有限公司 | Fruit picking robot and picking method thereof |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012148380A (en) * | 2011-01-20 | 2012-08-09 | Motoji Yamamoto | Robot hand device |
| US20160073584A1 (en) * | 2014-09-12 | 2016-03-17 | Washington State University | Robotic systems, methods, and end-effectors for harvesting produce |
| WO2016055552A1 (en) * | 2014-10-07 | 2016-04-14 | Katholieke Universiteit Leuven | Automated harvesting apparatus |
| US20160161238A1 (en) * | 2013-12-20 | 2016-06-09 | Harvest Croo, Llc | Harvester suspension |
-
2016
- 2016-07-19 BE BE20165602A patent/BE1023881B1/en active IP Right Grant
- 2016-09-21 BE BE2016/5710A patent/BE1023905B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012148380A (en) * | 2011-01-20 | 2012-08-09 | Motoji Yamamoto | Robot hand device |
| US20160161238A1 (en) * | 2013-12-20 | 2016-06-09 | Harvest Croo, Llc | Harvester suspension |
| US20160073584A1 (en) * | 2014-09-12 | 2016-03-17 | Washington State University | Robotic systems, methods, and end-effectors for harvesting produce |
| WO2016055552A1 (en) * | 2014-10-07 | 2016-04-14 | Katholieke Universiteit Leuven | Automated harvesting apparatus |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE1025755B1 (en) * | 2017-12-04 | 2019-07-04 | Octinion Bvba | IMPROVED FINGER FOR A GRIJPER MECHANISM FOR A FRUIT PICKING DEVICE |
| WO2019224627A1 (en) | 2018-05-22 | 2019-11-28 | Octinion Bvba | Improved method and apparatus for automatically picking a fruit |
| CN112544236A (en) * | 2020-12-10 | 2021-03-26 | 浙江理工大学 | End effector of rope-driven picking robot |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BE1023881B1 (en) | 2017-09-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3487282B1 (en) | Device for picking fruit having an improved robot arm | |
| BE1023905B1 (en) | Device for picking fruit | |
| US9462749B1 (en) | Selectively harvesting fruits | |
| JP2022508625A (en) | Autonomous crop harvester | |
| US8666552B2 (en) | Method and device for the removal of a leaf from a crop | |
| WO2010063075A1 (en) | Crop picking device and method | |
| JP2016073265A (en) | Automatic fruit harvest device | |
| EP0428284B2 (en) | Harvesting of delicate products | |
| WO2018172376A1 (en) | Mushroom handling apparatus | |
| CN111432626B (en) | A machine for gathering asparagus | |
| NL1042547B1 (en) | HARVESTER FOR BROCCOLI | |
| US20230068237A1 (en) | Gripper tools for object grasping, manipulation, and removal | |
| KR101756454B1 (en) | automation system for agricultural harvesting of glasshouse | |
| BE1026294B1 (en) | IMPROVED METHOD AND DEVICE FOR AUTOMATIC FRUIT PICKING | |
| BE1024167B1 (en) | DEVICE FOR PICKING FRUIT WITH AN IMPROVED ROBOT ARM | |
| EP1621061B1 (en) | Harvesting device | |
| NL2016464B1 (en) | Harvesting machine. | |
| BE1026641B1 (en) | IMPROVED METHOD AND DEVICE FOR AUTOMATIC PICKING OF A FRUIT | |
| GB2432096A (en) | Row crop harvesting apparatus | |
| NL2010654C2 (en) | HARVEST SYSTEM FOR HARVESTING LONG-TERM CROPS. | |
| NL1024960C2 (en) | Method and device for removing plant parts. | |
| NL1028392C2 (en) | Device for suspending plants that grow upwards along a wire. | |
| JPH0549331A (en) | Manipulator of fruit-harvesting robot | |
| JPH0549332A (en) | Fruit-harvesting robot | |
| BE1027324A1 (en) | SELECTION DEVICE FOR SEEDLINGS |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Effective date: 20170907 |